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背景:《2014全球结核病报告》显示全世界范围内结核的发病率和耐多药性患者有所增高,伴随结核发病率的攀升,骨结核的发病率亦相应升高。与肺结核相比,骨结核对局部骨质的侵袭性破坏所导致的疼痛、功能障碍、畸形和瘫痪等症状,更加明显地影响患者的工作和生活质量。不仅如此,就治疗来说,骨结核比肺结核更为复杂,骨结核的传统治疗除了需要至少8至20个月的抗结核药物标准化治疗,还包括彻底的外科清创手术以及后期对骨缺损的修复。传统的骨结核治疗存在以下问题:1)长期服药带来的患者依从性下降、副作用的发生和耐药性的产生;2)清创不彻底导致骨结核复发;3)病灶清创后所遗留的骨缺损往往因为复发感染而导致骨修复失败,等等。针对目前骨结核的治疗弊端,医学领域和骨组织领域的学者们开启了用生物材料治疗骨结核的新阶段。尽管所构建的生物材料的组成各有不同,治疗机理基本一致即填充并修复清创后形成的骨缺损而无需移植自体或异体骨兼局部缓释抗结核药物以有效杀灭可能残留的结核菌而保持血药浓度在安全范围从而降低药物副作用。目的:利用3D打印技术制备出直径和高度均为5mm、孔隙大小为400μm的圆柱形多孔β-TCP支架,按PLGA:INH:RFP=60mg:20mg:15mg的最优质量配比,以复乳化溶剂挥发法制备出直径200±30μm、共包封异烟肼和利福平PLGA缓释微球,再经离心技术和明胶粘接技术将包封异烟肼和利福平的PLGA缓释微球负载于多孔β-TCP支架中,最终制备成3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料。以此作为骨关节结核经外科清创后既能够填充骨缺损并发挥骨引导作用又能够进行局部抗结核治疗的骨组织工程复合材料。方法与结果:通过三个实验部分对3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料进行研究和评价:实验一,对复合材料的制备过程、支架孔隙率、生物力学性能、体外降解和药物释放等进行研究和评价。复合材料制备的大致过程如上所述;利用重量体积法测定复合材料的支架孔隙率为(67.39±2.81)%;利用万能材料力学试验机测定复合材料的最大负荷和最大强度分别为117.2±14.9N和6.0±0.8MPa,高于3D打印多孔β-TCP支架的最大负荷85.5±10.4N和最大强度4.4±0.5MPa(P<0.05),两种材料均符合人类松质骨压缩强度(2-45 MPa)的要求;通过复合材料在SBF中的质量变化测定复合材料的体外降解时间为20±1.3W。实验二,复合材料生物相容性的评价。利用CCK-8法检测复合材料的体外细胞毒性,毒性分级为1级即无细胞毒性;复合材料植入实验动物体内后的血常规与生化指标和心肝脾肺肾等重要脏器病理切片观察均正常;ECT分析结果显示材料植入动物体内后6 W 99m锝摄取率(T/NT)(98.2±7.6)%,表明兴趣区域内血管化良好,与健侧基本一致;骨标本的病理切片和显微CT显示复合材料内骨长入情况良好,并逐步取代降解的材料。通过以上研究证实该复合材料的具备优良的生物相容性,符合植入性材料的安全性要求。实验三,动物体内复合材料对股骨髁骨缺损修复能力的研究。ECT检查显示6 W兴趣区域内血管化情况与健侧一致;术后1 M、3 M、5 M钼靶X线照像、骨标本Micro-CT图像和组织学观察显示骨缺损内复合材料逐步降解、骨量逐渐增加并逐渐替代降解的复合材料;5 M Micro-CT测定骨体积分数(BVF)(90.56±6.43)%、材料体积分数(MVF)(6.53±0.87)%,与支架组比较无显著差异(P>0.05);骨密度检测显示5 M复合材料组(0.272±0.025)g/cm2,与健侧比较无显著差异(P>0.05);复合材料组骨标本切片经HE染色后NP70生物显微镜下观察显示5M材料降解殆尽并被新生骨替代。总之,实验组即复合材料组除了力学强度明显高于支架组(P<0.05),生物相容性的各项指标、材料的血管化、材料的降解和骨缺损的修复与支架组比较均无显著差异(P>0.05)。结论:3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料并没有因为负载了抗结核药物PLGA微球而降低了生物相容性和生物学性能。因此,作为骨组织工程生物材料,3D打印多孔β-TCP负载PLGA抗结核药物缓释微球复合材料具有优良的生物相容性和生物学性能,将会在骨关节结核治疗的改革进程中产生巨大潜力。